Liniowa pułapka jonowa
.jpg)
Liniowa pułapka jonowa ( LIT ) jest rodzajem spektrometru mas z pułapką jonową .
W LIT jony są ograniczone promieniowo przez dwuwymiarowe pole o częstotliwości radiowej (RF), a osiowo przez potencjały zatrzymujące przyłożone do elektrod końcowych . LIT mają wysoką wydajność wtrysku i duże możliwości magazynowania jonów.
Historia
Jeden z pierwszych LIT-ów został skonstruowany w 1969 roku przez Dierdre A. Churcha, który wygiął liniowe kwadrupole w geometrię zamkniętego koła i toru wyścigowego oraz zademonstrował przechowywanie jonów 3 He + i H + przez kilka minut.
Wcześniej Drees i Paul opisali okrągły kwadrupol. [ potrzebne źródło ] Jednak był używany do wytwarzania i ograniczania plazmy , a nie do przechowywania jonów. W 1989 roku Prestage, Dick i Malecki opisali, że jony mogą być uwięzione w liniowym systemie pułapek kwadrupolowych w celu wzmocnienia reakcji jon-cząsteczka, dzięki czemu można go wykorzystać do badania spektroskopii przechowywanych jonów.
Jak to działa
LIT wykorzystuje zestaw kwadrupolowych prętów do promieniowego ograniczania jonów oraz statyczny potencjał elektryczny na elektrodach końcowych do ograniczania jonów osiowo. LIT może być używany jako filtr masowy lub jako pułapka, tworząc studnię potencjału dla jonów wzdłuż osi pułapki. Masę uwięzionych jonów można wyznaczyć, jeśli m/z mieści się między określonymi parametrami .
Zaletami konstrukcji LIT są duża pojemność przechowywania jonów, duża szybkość skanowania i prostota konstrukcji. Chociaż wyrównanie pręta kwadrupolowego ma kluczowe znaczenie, dodając kontroli jakości do ich produkcji, to ograniczenie jest dodatkowo obecne w wymaganiach dotyczących obróbki pułapki 3D.
Tryb selektywny i tryb skanowania
Jony są albo wstrzykiwane, albo tworzone we wnętrzu LIT. Są one ograniczane przez zastosowanie odpowiednich napięć RF i DC , a ich ostateczne położenie jest utrzymywane w środkowej części LIT. Napięcie RF jest regulowane, a do pułapki przykładane są wieloczęstotliwościowe fale wyrzutu rezonansu w celu wyeliminowania wszystkich oprócz pożądanych jonów w ramach przygotowań do późniejszej fragmentacji i analizy masy. Napięcia przyłożone do pułapki jonowej są dostosowywane w celu ustabilizowania wybranych jonów i umożliwienia kolizyjnego chłodzenia w ramach przygotowań do wzbudzenia.
Energię wybranych jonów zwiększa się przez zastosowanie dodatkowego napięcia wzbudzenia rezonansu przyłożonego do wszystkich segmentów dwóch prętów położonych na osi X. Ten wzrost energii powoduje dysocjację wybranych jonów w wyniku zderzeń z gazem tłumiącym. Powstałe jony produktu są zatrzymywane w polu wychwytującym. Skanowanie zawartości pułapki w celu uzyskania widma masowego osiąga się poprzez liniowe zwiększanie napięcia RF przyłożonego do wszystkich sekcji pułapki i wykorzystanie dodatkowego napięcia wyrzutu rezonansu. Te zmiany kolejno przesuwają jony z diagramu stabilności do pozycji, w której stają się niestabilne w kierunku x i opuszczają pole pułapki do wykrycia. Jony są przyspieszane do dwóch dynod wysokiego napięcia , w których jony wytwarzają elektrony wtórne . Sygnał ten jest następnie wzmacniany przez dwa powielacze elektronów , a następnie sygnały analogowe są scalane i przetwarzane na postać cyfrową.
Połączenie z innymi analizatorami masy
LIT-y mogą być używane jako samodzielne analizatory masy i mogą być łączone z innymi analizatorami masy, takimi jak pułapki jonowe Paula 3D, spektrometry masowe TOF, FTMS i inne rodzaje analizatorów mas.
Pułapki liniowe i pułapki 3D
z pułapką jonową 3D (lub pułapką Paula ) są szeroko stosowane, ale mają ograniczenia. W przypadku źródła ciągłego, takiego jak wykorzystujące jonizację przez elektrorozpylanie (ESI), jony generowane podczas przetwarzania pułapki 3D, inne jony nie są wykorzystywane, co ogranicza cykl pracy . Ponadto całkowita liczba jonów, które mogą być przechowywane w pułapce jonowej 3D, jest ograniczona ładunku kosmicznego . Połączenie pułapki liniowej z pułapką 3D może pomóc przezwyciężyć te ograniczenia.
Ostatnio Hardman i Makarov opisali zastosowanie liniowej pułapki kwadrupolowej do przechowywania jonów utworzonych przez ESI w celu wstrzyknięcia do analizatora masy orbitrapu. Jony przechodziły przez otwór i skimmer, kwadrupolowy przewodnik jonów do chłodzenia jonów, a następnie trafiały do kwadrupolowej pułapki magazynowej. Pułapka kwadrupolowa ma dwa zestawy prętów; krótkie pręty w pobliżu wyjścia były obciążone tak, że większość jonów gromadziła się w tym regionie. Ponieważ pułapka orbitalna wymaga wstrzykiwania jonów w bardzo krótkich impulsach, kilowoltach potencjały ekstrakcji jonów zastosowano do otworu wyjściowego. Czasy lotu jonów do pułapki orbitalnej były zależne od masy, ale dla danej masy jony były wstrzykiwane w wiązki o szerokości mniejszej niż 100 nanosekund (fwhm).
Pułapki liniowe i TOF
Spektrometr masowy TOF może również mieć niski cykl pracy w połączeniu z ciągłym źródłem jonów. Połączenie pułapki jonowej z analizatorem masy TOF może poprawić cykl pracy. Zarówno pułapki 3D, jak i pułapki liniowe zostały połączone z analizatorami masy TOF. Pułapka może również dodać do systemu możliwości MSn.
Pułapka liniowa i FTICR
Pułapki liniowe można wykorzystać do poprawy wydajności systemów FT-ICR (lub FTMS). Podobnie jak w przypadku pułapek jonowych 3D, cykl pracy można zwiększyć do prawie 100%, jeśli jony są gromadzone w pułapce liniowej, podczas gdy FTMS wykonuje inne funkcje. Niepożądane jony, które mogą powodować problemy z ładunkiem przestrzennym w FTMS, mogą zostać wyrzucone w pułapkę liniową, aby poprawić rozdzielczość, czułość i zakres dynamiczny systemu, chociaż parametry systemu wykorzystywane do optymalizacji takich charakterystyk sygnału różnią się między sobą.
Pułapka liniowa i potrójny kwadrupol
Szczególnie interesujące jest połączenie potrójnego kwadrupolowego MS z technologią LIT w postaci instrumentu o konfiguracji QqLIT, wykorzystującego ejekcję osiową, ponieważ instrument ten zachowuje klasyczne funkcje potrójnego kwadrupolowego skanowania, takie jak monitorowanie wybranych reakcji (SRM), produkcja jonów ( PI ), strat neutralnych (NL) i jonów prekursorowych (PC), zapewniając jednocześnie dostęp do eksperymentów z czułymi pułapkami jonowymi. W przypadku małych cząsteczek analizę ilościową i jakościową można przeprowadzić przy użyciu tego samego instrumentu.
Ponadto, w przypadku analizy peptydów , skan z ulepszonym wielokrotnym ładunkiem (EMC) pozwala na zwiększenie selektywności, podczas gdy skan fragmentacji z opóźnieniem czasowym (TDF) dostarcza dodatkowych informacji strukturalnych. W przypadku QqLIT wyjątkowość przyrządu polega na tym, że ten sam analizator masy Q3 może pracować w dwóch różnych trybach. Pozwala to na bardzo wydajne kombinacje skanowania podczas wykonywania akwizycji danych zależnych od informacji.